JP5300250B2 - 画像形成装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式により画像形成を行う画像形成装置及び制御方法に関する。

従来、像担持体（感光ドラム）に形成した潜像を現像した画像を記録紙に転写することで画像形成を行う電子写真方式の画像形成装置（複写機、プリンタ）がある。電子写真方式の画像形成装置では、現像器により現像剤を用いて像担持体上の潜像を現像するが、２成分現像剤を用いた現像では、得られる画像の濃度を常に安定させるために、現像剤のトナー濃度を一定に維持する必要がある。

現像剤のトナー濃度を一定に維持する方法としては、従来から光学検知方式によりトナー濃度を検知して行う方法が一般に用いられている。光学検知方式のトナー濃度検知方法には、現像剤反射方式による方法と画像濃度検知方式による方法とがある。

現像剤反射方式による方法は、現像器のキャリア及びトナーからなる２成分系の現像剤を担持する現像スリーブの近傍に濃度検知センサを設け、現像スリーブ上の現像剤からの反射光量を検知することで、現像剤のトナー濃度を検知する方法である。画像濃度検知方式による方法は、像担持体に基準パッチ画像を作像し、基準パッチ画像の反射光量を検知することで、パッチ画像を現像した現像剤のトナー濃度を検知する方法である。

画像濃度検知方式では、像担持体に載ったトナー濃度を測定しており、実際に記録紙に転写する画像の濃度が一定になるように現像器内のトナー補給量を制御する。しかしながら、基準パッチ画像の反射光量は、像担持体に対するバイアス電圧の制御や像担持体に照射するレーザ光量にも依存する。そのため、画像濃度検知方式は単独で用いられることは少なく、現像器内のトナー濃度を測定する現像剤反射方式の濃度検知センサと併用される場合が多い。

現像剤反射方式で用いる濃度検知センサは、濃度検知センサ毎に出力のバラツキ（個体差）があるため、濃度検知センサ毎に、同じトナー濃度の現像スリーブ上の現像剤からの反射光量に差が生じる。

上記トナー濃度に関する従来例としては濃度検知センサ毎の出力のバラツキを少なくするための方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。従来例（特許文献１）の方法では、汚れ防止用に濃度検知センサに対向するように取り付けられた開閉可能なシャッタ部材を閉状態で、現像剤からの反射光量が一定になるように、濃度検知センサの発光量を調整している。

また、上記トナー濃度に関する他の従来例としては次のような方法もある。他の従来例の方法では、濃度検知センサの発光量が常に一定になるように濃度検知センサの制御を行う。製品（画像形成装置）の初期設定時に所定濃度の現像剤を収容した現像器における現像剤からの反射光を濃度検知センサで検知し、濃度検知センサの出力値をメモリに格納し、濃度検知センサ毎のバラツキを補正する。
特開２００４−１１００１８号公報

上述した従来の技術では、規定のトナー濃度に対する濃度検知センサの出力値が一定になるように制御している。もしくは、濃度検知センサの出力値を格納しておき、現在の現像スリーブ上の現像剤からの反射光を濃度検知センサで検知したときの出力値から、トナー濃度への換算を行っている。しかし、換算するトナー濃度に対する濃度検知センサの出力値としては一定の値を用いており、濃度検知センサ毎の出力のバラツキは考慮されていない。

現像剤反射方式は、画像形成装置毎に現像器内のトナー濃度に差が生じ、画像形成装置毎の色味差が生じる可能性があるため、画像濃度検知方式と併用して像担持体へのバイアス制御などの微調整を繰り返し行わなければならない。そのため、制御が複雑化する。更に、現像器に対しトナーが過補給の場合やトナー搬送系の故障でトナーが補給されなかった場合は、そのまま画像形成動作を行うと像担持体等の部品に損害を与える可能性がある。従って、トナーの補給不良により濃度検知センサの出力がリミットレベルに達した時にエラー表示を行うことも考えられるが、濃度検知センサ毎の出力バラツキにより、リミットレベルも異なる（トナー濃度の違いが生じる）という問題がある。

また、濃度検知センサの故障や調整不良等で濃度検知センサの特性に異常が発生していた場合やシャッタ駆動機構が壊れている場合は、次の問題が発生する。現像器側だけでは濃度検知センサの出力値の異常が分からない場合もあり、濃度検知センサの特性が正常か否かを画像形成装置本体側で判断するのが難しくなっているという問題がある。

また、濃度検知センサの故障などで濃度検知センサを交換する際は、同時に現像器をトナー濃度の設定が初期濃度のものに交換し、交換した現像器に対してオフセット調整を行う必要がある。そのため、濃度検知センサ及び現像器の交換とオフセット調整に手間がかかると共にコスト高となるという問題がある。

本発明の目的は、検知手段の特性が正常か否か（出力変化量が規定範囲以内にあるか）を判定可能とすることで、検知手段の検知感度のバラツキを補正可能とし、これによって、現像手段に対する現像剤補給の可否の判断基準を画像形成装置個別ごとに設定可能とし、現像手段の現像剤のトナー濃度を安定させることを可能とした画像形成装置及び制御方法を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明は、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像手段と、前記現像手段の現像剤に光を照射して現像剤からの反射光に基づき現像剤におけるトナーの割合であるトナー濃度を検知する検知手段と、前記検知手段の検知面を開閉可能に保護するシャッタ部材と、前記シャッタ部材における前記検知手段の前記検知面と対向する側に設けられ、規定のトナー濃度を有する現像剤からの反射光量と同程度の反射光量を有する基準部材と、前記シャッタ部材を閉じた状態で前記検知手段により検知された前記基準部材からの反射光量と、前記シャッタ部材を開けた状態で前記検知手段により検知された前記現像手段の現像剤からの反射光量とに基づき、前記検知手段の出力変化量が規定範囲以内にあるか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、シャッタ部材を閉じた状態で検知手段により検知された基準部材からの反射光量と、シャッタ部材を開けた状態で検知手段により検知された現像手段の現像剤からの反射光量とを基に検知手段の出力変化量が規定範囲以内にあるか判定するので、検知手段の検知感度のバラツキを補正することが可能となる。従って、現像手段の現像剤のトナー濃度をほぼ正確に判別することが可能となる。これにより、現像手段に対する現像剤補給の可否の判断基準を画像形成装置個別ごとに設定することが可能となり、現像手段の現像剤のトナー濃度を安定させることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す構成図である。

図１において、画像形成装置１０は、本実施の形態では電子写真方式によりフルカラーの画像形成を行うレーザビームプリンタとして構成されており、画像形成部、転写部、定着部、給紙部を備えている。画像形成部は、各色（イエロー：Ｙ、マゼンタ：Ｍ、シアン：Ｃ、ブラック：Ｋ）に対応して４個並列に配置され、スキャナユニット１１Ｙ〜１１Ｋ、感光ドラム１３Ｙ〜１３Ｋ、現像器１４Ｙ〜１４Ｋ、コロナ帯電器１５Ｙ〜１５Ｋから構成されている。

感光ドラム１３Ｙ〜１３Ｋ（像担持体）は、転写ベルト１２の駆動方向（矢印Ｂ方向）に沿って等間隔で配置されている。感光ドラム１３Ｙ〜１３Ｋの周囲には、それぞれ、スキャナユニット１１Ｙ〜１１Ｋ、現像器１４Ｙ〜１４Ｋ（現像手段）、コロナ帯電器１５Ｙ〜１５Ｋが配置されている。現像器１４Ｙ〜１４Ｋは、それぞれ感光ドラム１３Ｙ〜１３Ｋの外周部と対向する位置に固定状態に配置されている。現像器１４Ｙ〜１４Ｋには、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナーが収容されている。まず、感光ドラム１３Ｙ〜１３Ｋに対しそれぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナー画像を形成する工程を説明するが、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像形成方法は同じであるため、Ｍを例にとって説明する。

感光ドラム１３Ｍは、表面に有機光導電体からなる光導電層を有しており、駆動機構（不図示）により矢印Ａ方向に回転駆動される。まず、露光部９Ｍ（ＬＥＤアレイ等）により感光ドラム１３Ｍ上に残っている電荷を除去する。次に、コロナ帯電器１５Ｍにより感光ドラム１３Ｍ上に一様に電荷を付与する。次に、スキャナユニット１１Ｍから画像入力装置（不図示）で得られたデジタル画像データに従い変調したレーザビームを出力し、感光ドラム１３Ｍ上の光導電層に静電潜像を形成する。その後、現像器１４Ｍと感光ドラム１３Ｍの間に現像バイアス電圧を印加することで感光ドラム１１３Ｍ上の静電潜像にトナーを付着させ、静電潜像を可視画像とする。

転写部は、転写ベルト１２、転写帯電器１７Ｙ〜１７Ｋ、記録紙転写ローラ２４を備えている。転写ベルト１２は、感光ドラム１３Ｙ〜１３Ｋに対向配置されており、駆動機構（不図示）によりローラ２１〜２３を介して矢印Ｂ方向に回転駆動される。転写帯電器１７Ｙ〜１７Ｋは、転写ベルト１２を挟んでそれぞれ感光ドラム１３Ｙ〜１３Ｋに対し対向配置されている。転写帯電器１７Ｙ〜１７Ｋにより、感光ドラム１３Ｙ〜１３Ｋ上に形成された可視画像（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナー画像）を１つの転写ベルト１２上に静電的に吸着し重ね合わせることで１つのカラーのトナー画像を形成する。記録紙転写ローラ２４は、転写ベルト１２を挟んでローラ２２に対向配置されている。

給紙部（不図示）は、搬送機構により記録紙２５を記録紙転写ローラ２４とローラ２２の間のニップ部まで搬送する。記録紙転写ローラ２４により、転写ベルト１２上のトナー画像を記録紙２５に転写する。転写後の記録紙２５は、矢印Ｃ方向に定着部まで搬送される。定着部は、定着上ローラ３０、定着下ローラ３１を備えている。定着上ローラ３０と定着下ローラ３１により、記録紙上のトナー画像を熱と圧力により定着する。定着後の記録紙２５は、画像形成装置外部もしくは画像形成装置内部の搬送路（不図示）へ搬送される。

次に、画像形成装置の現像器１４Ｙ〜１４Ｋの中で現像器１４Ｍを例にとり、現像器１４Ｍの構成及び動作について図２〜図１０を参照しながら詳細に説明する。

図２は、画像形成装置の現像器１４Ｍの構成を示す断面図である。

図２において、現像器１４Ｍは、現像剤返し部材４１、ブレード４２、現像スリーブ４３、トナー濃度検知センサ４７（検知手段）、シャッタ部材４８、第１の撹拌搬送部５１、第２の撹拌搬送部５２、磁石５３、現像室５６、撹拌室５７を備えている。現像剤返し部材４１は、現像剤の供給位置から現像剤の穂を切る穂切り位置までの汲み上げられる現像剤の量を規制する。ブレード４２は、現像剤の穂の高さを規制する。現像スリーブ４３は、現像剤を収容する現像剤担持体である。トナー濃度検知センサ４７は、２成分現像剤を構成するトナーとキャリアの比をトナー濃度として検知する。シャッタ部材４８は、トナー濃度検知センサ４７のセンサ面の汚れを防止する。

ブレード４２は、アルミニウム（Ａｌ）等の非磁性材料から構成されており、感光ドラム１３Ｍよりも現像スリーブ１４３の回転方向上流側に配置されている。ブレード４２は、現像スリーブ４３の表面との間の隙間を調整することで現像スリーブ４３上を現像領域へ搬送される現像剤の厚さを規制する。従って、本実施の形態では、ブレード４２の先端部と現像スリーブ４３との間を非磁性トナーと磁性キャリアの両方が通過して現像領域へ送られる。

現像器１４Ｍの内部は、鉛直方向に延出した隔壁４６により現像室（第１室）５６と撹拌室（第２室）５７とに区画されている。隔壁４６の上方は開放空間であり、現像室５６で余分となった２成分現像剤が撹拌室５７側に回収可能となっている。現像室５６、撹拌室５７には、非磁性トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤が収容されている。現像室５６には、スクリュータイプの第１の撹拌搬送部５１が配置され、撹拌室５７には、スクリュータイプの第２の撹拌搬送部５２が配置されている。

第１の撹拌搬送部５１は、現像室５６内の現像剤を撹拌しながら搬送する。第２の撹拌搬送部５２は、制御部（不図示）の制御に基づきトナー補給槽（不図示）から第２の撹拌搬送部５２の上流側に供給されるトナーと、既に撹拌室５７内にある現像剤とを撹拌しながら搬送し、トナー濃度を均一化する。現像室５６は、感光ドラム１３Ｍに対向した現像領域に相当する位置に開口部が形成されている。

現像スリーブ４３は、現像室５６の開口部に一部が露出する状態で回転可能に配置されている。現像スリーブ４３は、非磁性材料から構成されると共に、磁界を発生する磁石５３が内部に固定されており、現像動作時には矢印方向に回転駆動される。磁石５３は、本実施の形態では、現像磁極Ｓ１と、現像剤を搬送するための磁極Ｎ１、Ｓ２、Ｎ２、Ｎ３とを有する。

現像スリーブ４３は、ブレード４２により穂の高さ（層厚）が規制された２成分現像剤の層を担持して搬送し、感光ドラム１３Ｍと対向する現像領域において感光ドラム１３Ｍに現像剤を供給することで静電潜像を現像する。現像スリーブ４３には、現像効率（静電潜像に対するトナーの付与率）を向上させるために、電源５５から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。

図３は、現像器１４Ｍのトナー搬送を行う部分の構成を示す断面図である。

図３において、現像器１４Ｍの隔壁４６の長手方向の両端部（図２では手前側と奥側の両端部）の外側には、現像室５６と撹拌室５７とを相互に連通させる現像剤通路が形成されている。現像によるトナー消費でトナー濃度が低下した現像室５６内の現像剤は、第１の撹拌搬送部５１、第２の撹拌搬送部５２の搬送力により、撹拌室５７内へ移動されるように構成されている。

第１の撹拌搬送部５１は、現像室５６内の底部に現像スリーブ４３の軸線方向（現像幅方向）に沿ってほぼ平行に配置されており、回転軸の周りに羽根部材をスパイラル形状に設けたスクリュー構造を有する。第１の撹拌搬送部５１は、回転することで現像室５６内の現像剤を現像室５６の底部にて現像スリーブ４３の軸線方向に沿って一方向に搬送する。

第２の撹拌搬送部５２は、撹拌室５７内の底部に第１の撹拌搬送部５１とほぼ平行に配置されており、回転軸の周りに羽根部材を第１の撹拌搬送部５１とは逆向きにしてスパイラル形状に設けたスクリュー構造を有する。第２の撹拌搬送部５２は、第１の撹拌搬送部５１と同じ方向に回転することで撹拌室５７内の現像剤を第１の撹拌搬送部５１とは反対の方向に搬送する。第１の撹拌搬送部５１及び第２の撹拌搬送部５２の回転により、現像剤は現像室５６と撹拌室５７との間で循環される。

現像室５６内の現像剤は、現像スリーブ４３に内蔵されている磁石５３の作用により現像スリーブ４３に担持され、ブレード４２により層厚が規制された状態で現像領域へ搬送される。感光ドラム１３Ｍと現像スリーブ４３の間では、現像スリーブ４３の磁石５３で発生する磁界における磁束に沿って現像剤の穂が立つ。電源５５から現像スリーブ４３に現像バイアス電圧を印加することで、現像スリーブ４３から現像剤が感光ドラム１３Ｍに転移される。

尚、本実施の形態では、トナー濃度検知センサ４７を現像器１４Ｍに一体化した構成を例に挙げたが、これに限定されるものではない。トナー濃度検知センサ４７を現像器１４Ｍに別体として取り付ける構成としてもよい。

図４は、トナー濃度検知センサ４７の構成を示す図である。

図４において、トナー濃度検知センサ４７は、発光ＬＥＤ６１（発光部）、参照用受光素子６２、反射信号用受光素子６３（受光部）を備えている。参照用受光素子６２と反射信号用受光素子６３は、検知面が１８０度反転した状態に構成されている。トナー濃度検知センサ４７における参照用受光素子６２の検知面に対向する内壁部には、反射率の高いミラーシート６５が貼り付けられている。

トナー濃度検知センサ４７における反射信号用受光素子６３の検知面に対向する部分は、開口部が設けられると共に、開口部に透過性の保護シート６４が貼り付けられている。保護シート６４は、現像スリーブ４３に対向しているので、帯電したトナーが静電気で保護シート６４に載らないように帯電しない材質で形成する必要がある。更に、反射信号用受光素子６３と発光ＬＥＤ６１の間には、隔壁が配設されており、発光ＬＥＤ６１の光を反射信号用受光素子６３が直接受けないように構成されている。

図５は、トナー濃度検知センサ４７の制御回路の構成を示すブロック図である。

図５において、トナー濃度検知センサ制御回路は、ＣＰＵ７４（判定手段）、定電流回路７５、ＬＥＤ点灯モジュール７６、回路素子７７、７８、７９、８０を備えている。ＣＰＵ７４は、制御回路各部の制御を司るものであり、ＬＥＤ点灯モジュール７６に制御信号を出力する。また、ＣＰＵ７４は、プログラムに基づき図１１のフローチャートに示す処理を実行する。ＬＥＤ点灯モジュール７６は、ＣＰＵ７４から出力された制御信号に従ってＯＮ信号７３をトナー濃度検知センサ４７に出力する。トナー濃度検知センサ４７は、ＯＮ信号７３により発光ＬＥＤ６１が点灯し、発光ＬＥＤ６１の光を受けて参照用受光素子６２が参照出力信号７２を定電流回路７５に出力する。

定電流回路７５は、参照出力信号７２が示す電圧と予め設定された電圧とを比較し、トナー濃度検知センサ４７の発光ＬＥＤ６１の電流が常に所定の値になるように制御する。即ち、定電流回路７５は、発光ＬＥＤ６１の発光量が常に同じになるように制御する。この時、トナー濃度検知センサ４７の反射信号用受光素子６３は、検知対象物（現像スリーブ４３）からの反射光を受けてアナログ反射信号７１をＣＰＵ７４に出力する。ＣＰＵ７４（制御手段）は、アナログ反射信号７１をトナー濃度の演算に用いる。

図６（ａ）は、トナー濃度検知センサ４７のシャッタ部材４８を閉じた状態を示す図、図６（ｂ）は、トナー濃度検知センサ４７のシャッタ部材４８を開いた状態を示す図である。

図６において、シャッタ部材４８は、トナー濃度検知センサ４７の反射信号用受光素子６３の検知面の前方に配置された保護シート６４を覆うように配置されており、保護シート６４を介して検知面を開閉可能に保護する。シャッタ部材４８を閉じた状態（（ａ））では、トナー濃度検知センサ４７の発光ＬＥＤ６１を点灯した場合、反射信号用受光素子６３はシャッタ部材４８の裏面（保護シート６４に対向する面）からの反射光量を検知することとなる。一方、シャッタ部材４８を開いた状態（（ｂ））では、反射信号用受光素子６３は検知対象物である現像スリーブ４３上の現像剤からの反射光量を検知することができる。

図７は、シャッタ部材４８のトナー濃度検知センサ対向側の面に貼り付けた反射シート８１を示す斜視図である。

図７において、シャッタ部材４８のトナー濃度検知センサ４７に対向する側の面には、薄い反射シート８１（基準部材）が貼り付けられている。反射シート８１は、トナー濃度検知センサ４７における反射信号用受光素子６３の検知面に対向する開口部を全面にわたり覆う程度の大きさが必要である。反射シート８１は、規定のトナー濃度を有する現像剤からの反射光量と同程度の反射光量を有する。

図８は、トナー濃度検知センサ４７に対してシャッタ部材４８が閉じている時の反射シート８１からの反射を示す図である。

図８において、シャッタ部材４８は、トナー濃度検知センサ４７と現像スリーブ４３の間に配置されている。トナー濃度検知センサ４７の発光ＬＥＤ６１から発した光は、反射シート８１により反射される。トナー濃度検知センサ４７の反射信号用受光素子６３は、反射シート８１からの反射光を受光することで反射信号を出力する。

ここで、上記の図４は、トナー濃度検知センサ４７に対してシャッタ部材４８及び反射シート８１が開いている時の位置関係を示したものである。トナー濃度検知センサ４７の発光ＬＥＤ６１及び反射信号用受光素子６３と現像スリーブ４３とが向き合い、現像スリーブ４３上に載っているトナーから反射される光量を反射信号用受光素子６３が受光することで反射信号を出力する。

図９は、トナー濃度検知センサ４７の個体差による出力電圧とトナー濃度の関係を示す図である。

図９において、トナー濃度検知センサ４７の個体差（ロット違い）に応じて付加した部品番号をセンサＡ及びセンサＢとする。横軸はトナー濃度（２成分現像剤を構成するトナーとキャリアの比。２成分現像剤におけるトナーの割合）であり、製造工場等で初期剤として使われている現像剤のトナー濃度をゼロとしている。縦軸はトナー濃度検知センサ４７の反射信号受光素子６３から出力される反射信号７１である。縦軸に表示している数値は目安の数値であり、必ずしも表示の値でなくてもよいものとする。

センサＡとセンサＢは、トナー濃度＝ゼロの時の出力電圧差が生じている。即ち、［センサＡのトナー濃度ゼロ時の出力電圧］―[センサＢのトナー濃度ゼロ時の出力電圧]＝ΔＶoffの関係になっている。初期剤として使われている現像剤のトナー濃度が必ずゼロであるため、製造工場において現像器を組み立てる場合もしくは市場において現像器を交換した場合に、ΔＶoffの値を読み込むことでオフセット調整を行っている。

しかしながら、センサＡとセンサＢでは、トナー濃度が所定量（ΔＣ）変化したときの出力電圧の変化量が異なっている。例えば、図示のようにトナー濃度が所定量変化したときのセンサＡの出力電圧の変化量をΔＶａ、センサＢの出力電圧の変化量をΔＶｂとし、ΔＶａ＞ΔＶｂという関係であるとする。この時、トナー濃度が大きくなるほどセンサＡとセンサＢの出力電圧の差が大きくなり、出力電圧とトナー濃度のずれが大きくなる。これを防止するために、シャッタ部材４８に取り付ける反射シート８１を、規定のトナー濃度を有する現像剤からの反射光量に一致した反射光量を持つものに設定する。

図１０は、トナー濃度検知センサ４７の出力補正を示す図である。

図１０において、反射シート８１の反射光量をトナー濃度がゼロの位置よりも大きく設定した場合におけるトナー濃度検知センサ４７の出力補正制御時の出力電圧とトナー濃度との関係を示している。尚、反射シート８１の反射光量をトナー濃度がゼロの位置よりも小さく設定してもよい。反射光量をトナー濃度がゼロの位置よりも小さく設定した場合のトナー濃度検知センサ４７の出力補正制御は、反射光量をトナー濃度がゼロの位置よりも大きく設定した場合と同じになる。即ち、反射シート８１の反射光量は、トナー濃度の中央値に対応する反射光量とは異なる反射光量に設定される。

まず、トナー濃度検知センサ制御回路のＣＰＵ７４は、シャッタ部材４８が閉じている時にＬＥＤ点灯モジュール７６によりトナー濃度検知センサ４７の発光ＬＥＤ６１を点灯する。これに伴い、トナー濃度検知センサ４７の反射信号用受光素子６３は、反射シート８１からの反射光を受光し出力電圧Ｖ１として出力する。ＣＰＵ７４は、出力電圧Ｖ１をメモリ（不図示）に保持し、次にシャッタ駆動機構（不図示）によりシャッタ部材４８を開く。これに伴い、トナー濃度検知センサ４７の反射信号用受光素子６３は、現像スリーブ４３からの反射光を受光し出力電圧Ｖ０として出力する。ＣＰＵ７４は、出力電圧Ｖ０をメモリに保持する。

反射シート８１の反射光量がトナー濃度がゼロの位置からΔＣだけずれている場合は、トナー濃度検知センサ４７における単位トナー濃度あたりの出力変化量Ｖｓは（Ｖ１−Ｖ０）／ΔＣで表すことができる。仮に、トナー濃度検知センサ４７が調整不良等で異常な出力を出している場合や、シャッタ駆動機構が壊れている場合などは、Ｖｓの値が異常になる。従って、Ｖｓが規定範囲以内（Ｖｓ０〜Ｖｓ１）にあるものを規格内（ＯＫ）とし、Ｖｓが規定範囲以内にないものを規格外（ＮＧ）としてエラーと判定し画像形成装置本体の動作を停止する処置を行うとよい。

次に、本実施の形態のトナー濃度検知センサ４７の出力補正処理について説明する。

図１１は、トナー濃度検知センサ４７の出力補正処理を示すフローチャートである。

図１１において、トナー濃度検知センサ制御回路のＣＰＵ７４は、トナー濃度検知センサ４７の出力補正処理（判定処理）を開始する（ステップＳ１）。まず、ＣＰＵ７４は、シャッタ駆動機構（不図示）によりシャッタ部材４８を閉じる制御を行い（ステップＳ２）、シャッタ部材４８が確実に閉じている状態にする。次に、ＣＰＵ７４は、トナー濃度検知センサ４７の発光ＬＥＤ６１を点灯（ＯＮ）する（ステップＳ３）。ＣＰＵ７４は、反射シート８１から返ってくる反射光をトナー濃度検知センサ４７の反射信号用受光素子６３により受光し、反射信号用受光素子６３の出力電圧Ｖ１を入力し、メモリ（不図示）に保管（記憶）する（ステップＳ４）。

次に、ＣＰＵ７４は、トナー濃度検知センサ４７の発光ＬＥＤ６１を一旦消灯（ＯＦＦ）し（ステップＳ５）、シャッタ駆動機構によりシャッタ部材４８を開いた状態とする（ステップＳ６）。次に、ＣＰＵ７４は、トナー濃度検知センサ４７の発光ＬＥＤ６１を再度点灯（ＯＮ）させる（ステップＳ７）。ＣＰＵ７４は、現像スリーブ４３から返ってくる反射光をトナー濃度検知センサ４７の反射信号用受光素子６３により受光し、反射信号用受光素子６３の出力電圧Ｖ０を入力し、メモリに保管する（ステップＳ８）。

次に、ＣＰＵ７４は、トナー濃度検知センサ４７の発光ＬＥＤを消灯（ＯＦＦ）し（ステップＳ９）、シャッタ駆動機構によりシャッタ部材４８を閉じた状態として初期動作状態にする（ステップＳ１０）。次に、ＣＰＵ７４は、メモリに保管されている出力電圧Ｖ０と出力電圧Ｖ１から、トナー濃度検知センサ４７における単位トナー濃度あたりの出力変化量Ｖｓ（＝（Ｖ１−Ｖ０）／ΔＣ）を計算し（ステップＳ１１）、Ｖｓをメモリに保管する。

次に、ＣＰＵ７４は、単位トナー濃度あたりの出力変化量Ｖｓが規定範囲以内（Ｖｓ０〜Ｖｓ１）にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。単位トナー濃度あたりの出力変化量Ｖｓが規定範囲以内にない場合は、ＣＰＵ７４は、エラーと判定し、画像形成装置本体の動作を停止する（ステップＳ１３）。他方、単位トナー濃度あたりの出力変化量Ｖｓが規定範囲以内にある場合は、ＣＰＵ７４は、通常どおり、Ｖｓをメモリに保管し、本処理を終了する（ステップＳ１４）。

上述したトナー濃度検知センサ４７の出力補正処理で得られた単位トナー濃度あたりの出力変化量Ｖｓの値は以下のように用いられる。即ち、画像形成装置の通常動作中においてトナー濃度検知センサ４７の出力電圧からトナー濃度を演算するときに用いられる。また、トナーの異常な補給動作やトナー補給系の動作不良により現像器にトナー補給がなされない場合に画像形成装置でエラーを出力する場合のリミットレベルを演算するときに用いられる。

例えば、現像器のトナー濃度がＣ１（＞Ｃ０）のときにエラーとしたい場合のトナー濃度検知センサ４７の出力電圧の閾値は、トナー濃度がゼロの値（この時のトナー濃度をＣ０とする）の時の出力電圧Ｖ０に（Ｃ１−Ｃ０）／Ｖｓを加算した値となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、規定のトナー濃度を有する現像剤からの反射光量と同程度の反射光量を有する反射シート８１を、トナー濃度検知センサ４７の検知面を開閉するシャッタ部材４８に貼り付ける。トナー濃度検知センサ４７から反射シート８１に光を照射した際の反射シート８１からの反射光量を基に、トナー濃度検知センサ４７の補正を行う。これにより、トナー濃度検知センサ個別の出力値のバラツキを考慮し、トナー濃度検知センサの出力値とトナー濃度を精度よく関係付けることが可能となり、現像器内の現像剤のトナー濃度を精度よく検出することが可能となる。

また、トナー濃度検知センサ４７の検知面と反射シート８１の位置関係を簡単に設定することが可能であり、トナー濃度検知センサ４７の出力補正を簡略化することが可能となる。

また、反射シート８１の反射光量がトナー濃度ゼロの位置からΔＣずれている場合は、トナー濃度検知センサ４７における単位トナー濃度あたりの出力変化量Ｖｓを（Ｖ１−Ｖ０）／ΔＣで表すことができる。これにより、トナー濃度検知センサ４７の出力補正を精度よく行うことが可能となる。

また、シャッタ部材４８を閉じた状態で得られた反射シート８１からの反射光量と、シャッタ部材４８を開けた状態で得られた現像剤からの反射光量とに基づき、トナー濃度検知センサ４７の補正を行う。これにより、トナー濃度検知センサ４７の出力補正を簡単に行うことが可能となる。

また、トナー濃度検知センサ４７における単位トナー濃度あたりの出力変化量が規定範囲に無い場合は画像形成装置本体の動作を停止する。これにより、トナー濃度検知センサ４７が故障している場合やシャッタ部材４８の駆動が故障している場合に適正でない補正値を基に画像形成装置が使用されることを防止することが可能となる。

以上をまとめると、現像器内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ４７の検知感度のバラツキを補正することができ、現像器内の現像剤のトナー濃度をほぼ正確に判別することが可能となる。これにより、現像器に対するトナー補給の可否の判断基準を画像形成装置個別ごとに設定することが可能となり、現像器内の現像剤のトナー濃度を安定させることが可能となる。更に、従来のようなトナー濃度検知センサ及び現像器の交換とオフセット調整に手間がかかるなどの問題を解消することが可能となる。

［第２の実施の形態］
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す構成図である。

図１２において、画像形成装置は、原稿から画像を読み取る画像読取部と、記録紙に画像形成を行う画像形成部とからなる複写機として構成されている。画像形成装置は、中間転写体１０３・現像ロータリ１０５（現像手段）・感光ドラム１１３（像担持体）を有する画像形成部、定着部１０８、給紙ユニット１６１〜１６３、マルチトレイ１６４、排紙トレイ１６５等を備えている。現像ロータリ１０５は、４色の現像器１１４Ｙ、１１４Ｍ、１１４Ｃ、１１４Ｋが周方向に沿って設けられると共に、感光ドラム１１３の外周部と対向する位置に配置されている。画像読取部の説明は省略する。

給紙ユニット１６１〜１６３は、記録紙を収納するものであり、給紙ユニット１６３は、オプションによる接続が可能である。給紙ユニット１６１〜１６３に対し、ユーザは記録紙サイズに応じて自由に記録紙を振り分けることができる。マルチトレイ１６４には、様々なサイズの記録紙をセット可能である。給紙ユニット１６１〜１６３、マルチトレイ１６４に収納された記録紙は、モータにより駆動される搬送ローラによりピックアップされ、搬送路を経由して画像形成部へ搬送される。

画像形成の概略を説明する。ＣＰＵ（不図示）はメモリに格納された画像データを読み出してデジタル信号からアナログ信号に再変換し、光学照射部によりレーザビームを感光ドラム１１３上に照射し、静電潜像を形成する。次に、現像器１１４Ｙ〜１１４Ｋにより静電潜像をトナーで現像し、中間転写体１０３に転写したトナー画像を記録紙に転写し、定着部１０８により記録紙上のトナー画像を定着した後、排紙トレイ１６５に排出する。詳細は後述する。

図１３は、画像形成装置の画像形成部の構成を示す図である。

図１３において、感光ドラム１１３は、表面に有機光導電体からなる光導電層を有し、コピージョブ中は駆動モータ（不図示）により一定の速度で矢印方向に回転駆動される。現像ロータリ１０５は、感光ドラム１１３に接する状態で配置されており、駆動モータ（不図示）により回転軸を介して矢印方向に回転駆動される。本実施の形態では、現像ロータリ１０５が４色の現像器１１４Ｙ〜１１４Ｋを備える構成としているが、４色に限定されるものではない。

トナー濃度検知センサ１４７（検知手段）は、現像ロータリ１０５の外周部に対向する位置に配置されており、現像器１１４Ｙ〜１１４Ｋがそれぞれ備える現像スリーブ上の現像剤のトナー濃度を検知する。中間転写体１０３は、感光ドラム１１３に接する状態で配置されており、駆動モータ（不図示）により矢印方向に回転駆動される無端のベルト状の部材である。露光部１５２は、感光ドラム１１３の外周部に対向する位置に配置されている。

画像形成部における現像及び転写について説明する。まず、露光部１５２により感光ドラム１１３上の残留電荷を除去した後、一次帯電器により感光ドラム１１３に一様に電荷を付与する。光学照射部からメモリ内に格納された画像データに従い変調されたレーザビームを出力し、感光ドラム１１３上の光導電層に静電潜像を形成する。現像ロータリ１０５の該当する現像器が感光ドラム１１３に接する状態に回転し、現像器から感光ドラム１１３上の静電潜像にトナーを付着させ、静電潜像を可視画像にする。

感光ドラム１１３上の可視画像は中間転写体１０３と接する部分に到達すると、一次転写帯電器により中間転写体１０３に転写される。中間転写体１０３に転写されなかった余分なトナーは回収され、再度、露光部１５２により感光ドラム１１３上の残留電荷を除去する。現像ロータリ１０５の現像器１１４Ｙ〜１１４Ｋについて同様の動作を繰り返し、中間転写体１０３に複数色の画像を重ね書きして画像を形成する。

一方、給紙ユニット１６１〜１６３、マルチトレイ１６４から給紙された記録紙は、可視画像に合わせて中間転写体１０３の下側を搬送される。２次転写帯電器１５５により記録紙を帯電させ、中間転写体１０３上の可視画像を記録紙に転写する。その後、中間転写体１０３と記録紙との分離性を上げるために、分離帯電器１５４により記録紙を帯電させる。中間転写体１０３と分離された記録紙は、搬送ベルト１７７により搬送され、定着部１０８を構成する定着ローラ１３２と加圧ローラ１４３の間に導入される。記録紙は未定着のトナー画像が溶着され、排紙センサ（不図示）を通過して排紙トレイ１６５に排出される。

図１４は、画像形成部の現像ロータリ１０５の構成を示す図である。

図１４において、現像ロータリ１０５の内部には、４色の現像器１１４Ｙ〜１１４Ｋが周方向に等間隔で配置されている。現像器１１４Ｙ〜１１４Ｋは、それぞれ現像スリーブ１４３Ｙ〜１４３Ｋを備えている。現像ロータリ１０５は、所定位置にホームポジションセンサ（不図示）を備えており、ホームポジションセンサにより検知した位置で停止することで、感光ドラム１１３に対する現像位置が一意に決まる。現像ロータリ１０５は、駆動モータにより所定角度だけ回転することが可能であり、感光ドラム１１３に対し所定の色の現像器を対向させることができる。

図１４ではブラックの現像器１１４Ｋが感光ドラム１１３に対向する現像位置にある状態を示している。現像ロータリ１０５を矢印方向に９０度回転させるとイエローの現像器１１４Ｙが感光ドラム１１３に対向する現像位置に移動する。トナー濃度検知センサ１４７は、感光ドラム１１３における現像位置から回転方向に略９０度下流の位置に現像器に対向する状態で配置されている。即ち、ブラックの現像器１１４Ｋが現像位置にあるとき、トナー濃度検知センサ１４７はシアンの現像器１１４Ｃを監視することができる。ただし、トナー濃度検知センサ１４７を現像位置から略９０度回転した位置に配置したが、これ以外の位置でもよい。

現像器１１４Ｙ〜１１４Ｋは、それぞれ現像剤返し部材、ブレード、現像スリーブ、シャッタ部材、第１の撹拌搬送部、第２の撹拌搬送部、磁石、現像室、撹拌室を備えている（以上不図示）。現像器１１４Ｙ〜１１４Ｋの構成は、上記第１の実施の形態（図２）でトナー濃度検知センサを内蔵している以外は略同様であるため、図示及び説明を省略する。現像器１１４Ｙ〜１１４Ｋにおける磁石の配置により、現像スリーブには感光ドラム１１３との間に現像剤の穂が立つ。

トナー濃度検知センサ１４７は、発光ＬＥＤ、参照用受光素子、反射信号用受光素子を備えている（以上不図示）。トナー濃度検知センサ１４７の構成、トナー濃度検知センサ１４７の制御回路、トナー濃度検知センサ１４７の個体差による出力電圧とトナー濃度の関係は、上記第１の実施の形態（図４、図５、図９）と同様であるため、図示及び説明を省略する。トナー濃度検知センサ１４７により現像器１１４Ｙ〜１１４Ｋの現像スリーブ上の現像剤による穂を検知できるように、現像ロータリ１０５を回転することでトナー濃度検知センサ１４７との角度を合わせる。

上記第１の実施の形態（図９）で説明したように、トナー濃度が大きくなるほどトナー濃度検知センサ（センサＡ、センサＢ）の出力電圧の差が大きくなり、出力電圧とトナー濃度のずれが大きくなる。出力電圧の変化量のバラツキを防止するために、図１５に示すように現像ロータリ１０５に反射シート１５９を貼り付ける。

図１５は、現像ロータリ１０５の反射シート１５９の貼り付け位置を示す図である。

図１５において、現像ロータリ１０５の外縁部には、反射シート１５９（基準部材）が貼り付けられている。現像ロータリ１０５がホームポジションにある時、ブラックの現像器１１４Ｋの現像スリーブ１４３Ｋは感光ドラム１１３に対して角度Ｄ１だけずれている。

本実施の形態では、反射シート１５９はイエローの現像器１１４Ｙの現像スリーブ１４３Ｙと、マゼンタの現像器１１４Ｍの現像スリーブ１４３Ｍとの間に配置されており、現像ロータリ１０５のホームポジションから角度Ｄ２だけ遅れた位置にある。尚、反射シート１５９の配置箇所は、イエローの現像器１１４Ｙとマゼンタの現像器１１４Ｍの間に限定されるものではなく、何れか１箇所の隣接する現像器の間に配置すればよい。

図１６（ａ）は、トナー濃度検知センサ１４７と現像スリーブ１４３Ｙ〜１４３Ｋ（現像スリーブ１４３と総称）の位置関係を示す図、図１６（ｂ）は、トナー濃度検知センサ１４７と反射シート１５９の位置関係を示す図である。

図１６において、現像器１１４Ｙ〜１１４Ｋの現像スリーブ１４３には、上述したように磁石の効果により現像剤の穂（不図示）が形成されている。現像剤の穂の高さは、現像器内の規制板（不図示）により常に決まった高さになるように設定されている。現像スリーブ１４３における現像剤の穂の先端とトナー濃度検知センサ１４７の検知面との間の距離をＬ０とする。反射シート１５９もトナー濃度検知センサ１４７の検知面との間の距離がＬ０となるように配置される。

現像剤の穂の高さは、現像剤の穂が感光ドラム１１３と対向した時に現像剤の穂と感光ドラム１１３の表面との間に隙間ができるような高さに設定されている。そのため、反射シート１５９を現像剤の穂と同じ高さにしても感光ドラム１１３にダメージを与えることはない。反射シート１５９の反射率は規定のトナー濃度に対応しており、色ごとに差が出てくるが、各々の色でトナー濃度基準点からΔＣｙ、ΔＣｍ、ΔＣｃ、ΔＣｋだけずれた値になっている。本実施の形態では、ずれ量はトナー濃度基準点よりも高い（濃い）方向にずれている場合を例に挙げるが、トナー濃度基準点よりも低い（薄い）方向にずれても問題ない。

次に、トナー濃度検知センサ１４７の出力補正動作について説明する。出力補正動作は製品（画像形成装置）の組立時もしくはトナー濃度検知センサの交換時に行うが、必ず現像器に初期剤としての現像剤を入れて出力補正動作を行う。

図１７は、トナー濃度検知センサ１４７の出力補正時に反射シート１５９をトナー濃度検知センサ１４７に対向させた状態を示す図である。

図１７において、トナー濃度検知センサ制御回路のＣＰＵ（不図示）は、駆動モータにより現像ロータリ１０５をホームポジション（図１５）から角度を９０度＋Ｄ２だけ矢印方向に回転駆動する。これにより、トナー濃度検知センサ１４７と反射シート１５９を対向させる。次に、ＣＰＵは、ＬＥＤ点灯モジュールによりトナー濃度検知センサ１４７の発光ＬＥＤを点灯する。これに伴い、トナー濃度検知センサ１４７の反射信号用受光素子は、反射シート１５９からの反射光を受光し出力電圧Ｖ１（反射信号）として出力する。ＣＰＵは、出力電圧Ｖ１をメモリに保持する。

次に、ＣＰＵは、現像器１１４Ｙ〜１１４Ｋの各々の現像スリーブを順にトナー濃度検知センサ１４７に対向させる。これに伴い、トナー濃度検知センサ１４７の反射信号用受光素子は、現像スリーブからの反射光を受光し出力電圧Ｖ０（反射信号）として出力する。ＣＰＵは、出力電圧Ｖ０をメモリに保持する。

現像器１１４Ｙ〜１１４Ｋの各々の現像スリーブからの反射光をトナー濃度検知センサ１４７で受光した際の出力電圧を、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各々でＶｙ０、Ｖｍ０、Ｖｃ０、Ｖｂ０とする。ＣＰＵは、Ｖｙ０、Ｖｍ０、Ｖｃ０、Ｖｂ０をメモリに保持する。反射シート１５９の反射率がトナー濃度のゼロレベルからの換算で各々ΔＣｙ、ΔＣｍ、ΔＣｃ、ΔＣｂに相当していると予めわかっているので、ＣＰＵは、各々の色でのトナー濃度―出力電圧の特性から各色ごとの傾きを求める。

ここで、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーに関しては、現像剤からの反射光量はトナー濃度が同じであればトナー濃度検知センサ１４７から同程度の出力電圧が得られることが分かっている。従って、イエロー、マゼンタ、シアンのうちどれか１色を代表してトナー濃度検知センサ１４７の出力電圧を求めてもよい。ブラックに関しては、他の色よりもトナー濃度に対して出力電圧が低く出る傾向があるため、反射シート１５９からの反射光量に対応するトナー濃度は他の色よりも高く設定しなくてはならない。

図１８は、トナー濃度検知センサ１４７の出力電圧とトナー濃度の関係を示す図である。

図１８において、イエロー、マゼンタ、シアンの代表としてマゼンタのトナー濃度―出力電圧と、ブラックのトナー濃度―出力電圧を示している。トナー濃度―出力電圧の傾きは、マゼンタとブラックでは各々異なる。マゼンタの傾きΔＶｍｓは、ΔＶｍｓ＝（Ｖ１−Ｖｍ０）／ΔＣｍと表すことができる。一方、ブラックの傾きΔＶｂｓは、ΔＶｂｓ＝（Ｖ１−Ｖｂ０）／ΔＣｂと表すことができる。同様に、イエロー、シアンに関しても、トナー濃度―出力電圧の傾きを計算することができる。

本実施の形態では、反射シート１５９の反射光量をトナー濃度基準点（トナー濃度の中央値）よりも高い出力が得られるように設定しているが、トナー濃度基準点よりも低い出力が得られるような反射シートを用いてもよい。その場合のマゼンタとブラックのトナー濃度―出力電圧の傾きは、それぞれ、ΔＶｍｓ＝（Ｖｍ０―Ｖ１）／ΔＣｍ、ΔＶｂｓ＝（Ｖｂ０―Ｖ１）／ΔＣｂとなる。

しかし、トナー濃度検知センサ１４７の故障や現像ロータリ１０５の駆動系の故障により正常値を検知できない場合を考慮し、トナー濃度―出力電圧の傾きが所定範囲内に入っていない場合はエラーと判定し、画像形成装置本体の動作を停止する。

次に、本実施の形態のトナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理について説明する。

図１９は、トナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理を示すフローチャートである。

図１９において、トナー濃度検知センサ制御回路のＣＰＵは、トナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理（判定処理）を開始する（ステップＳ２１）。まず、ＣＰＵは、現像ロータリ１０５を回転駆動し、反射シート１５９とトナー濃度検知センサ１４７が対向する位置に移動し停止させる（ステップＳ２２）。次に、ＣＰＵは、トナー濃度検知センサ１４７の発光ＬＥＤを点灯し、反射シート１５９からの反射光をトナー濃度検知センサ１４７の反射信号用受光素子により受光し、トナー濃度検知センサ１４７の出力電圧Ｖ１をメモリに保管（保持）する（ステップＳ２３）。

次に、ＣＰＵは、反射シート１５９に一番近いマゼンタの現像器１１４Ｍ（図１５参照）に対するトナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理を開始する（ステップＳ２４）。マゼンタの現像器１１４Ｍに対するトナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理については図２０により後述する。ＣＰＵは、マゼンタの現像器１１４Ｍに対する出力補正処理が終わると、マゼンタの現像器１１４Ｍに近い側である、シアンの現像器１１４Ｃに対するトナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理を開始する（ステップＳ２５）。

次に、ＣＰＵは、ブラックの現像器１１４Ｋに対するトナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理を開始する（ステップＳ２６）。次に、ＣＰＵは、イエローの現像器１１４Ｙに対するトナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理開始する（ステップＳ２７）。最後に、ＣＰＵは、現像ロータリ１０５をホームポジションに戻し（ステップＳ２８）、出力補正処理を終了する（ステップＳ２９）。

図２０は、マゼンタの現像器１１４Ｍに対するトナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理の詳細を示すフローチャートである。

図２０において、ＣＰＵは、マゼンタの現像器１１４Ｍに対するトナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理を開始する（ステップＳ３１）。まず、ＣＰＵは、現像ロータリ１０５を回転駆動し、マゼンタの現像器１１４Ｍの現像スリーブ１４３Ｍとトナー濃度検知センサ１４７が対向する位置に移動し停止させる（ステップＳ３２）。次に、ＣＰＵは、トナー濃度検知センサ１４７の発光ＬＥＤを点灯する。更に、ＣＰＵは、現像スリーブ１４３Ｍの現像剤からの反射光をトナー濃度検知センサ１４７の反射信号用受光素子により受光し、トナー濃度検知センサ１４７の出力電圧Ｖｍ０をメモリに保管する（ステップＳ３３）。

次に、ＣＰＵは、上記図１９のステップＳ２３でメモリに保管した出力電圧Ｖ１とステップＳ３３でメモリに保管した出力電圧Ｖｍ０から、マゼンタのトナー濃度―出力電圧の傾きΔＶｍｓを計算する（ステップＳ３４）。次に、ＣＰＵは、マゼンタのトナー濃度―出力電圧の傾きΔＶｍｓが規定範囲以内（Ｖｍｓ０〜Ｖｍｓ１）にあるか否かを判定する（ステップＳ３５）。

マゼンタのトナー濃度―出力電圧の傾きΔＶｍｓが規定範囲以内にない場合は、ＣＰＵは、トナー濃度検知センサ１４７の故障もしくは現像ロータリ１０５の故障であるエラーと判定し、画像形成装置本体の動作を停止する（ステップＳ３７）。他方、マゼンタのトナー濃度―出力電圧の傾きΔＶｍｓが規定範囲以内にある場合は、ＣＰＵは、マゼンタの出力補正処理を終了する（ステップＳ３６）。

図２０はマゼンタの現像器１１４Ｍに対するトナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理であるが、シアン、ブラック、イエローの各現像器に対するトナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理についても図２０と同様のシーケンスで行うことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、現像器内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ１４７の検知感度のバラツキを補正することができ、現像器内の現像剤のトナー濃度をほぼ正確に判別することが可能となる。これにより、現像器に対するトナー補給の可否の判断基準を画像形成装置個別ごとに設定することが可能となり、現像器内の現像剤のトナー濃度を安定させることが可能となる。更に、従来のようなトナー濃度検知センサ及び現像器の交換とオフセット調整に手間がかかるなどの問題を解消することが可能となる。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態は、上記第２の実施の形態に対して、下記の点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上記第２の実施の形態（図１２）の対応するものと同一なので説明を省略する。

図２１は、本実施の形態に係る画像形成装置の現像ロータリ１０５の反射シートの貼り付け位置を示す図である。

図２１において、現像ロータリ１０５の外縁部には、位相が９０度異なる位置に２枚の反射シート１５９Ａと反射シート１５９Ｂが貼り付けられている。反射シート１５９Ａ（基準部材）は、イエローの現像器１１４Ｙとマゼンタの現像器１１４Ｍの間に配置されている。反射シート１５９Ｂ（基準部材）は、マゼンタの現像器１１４Ｍとシアンの現像器１１４Ｃの間に配置されている。尚、反射シート１５９Ａと反射シート１５９Ｂを位相が９０度異なる位置に配置しているが、位相は９０度に限定されるものではない。

反射シート１５９Ａと反射シート１５９Ｂは、それぞれ異なる所定の反射率を有しており、反射率は各現像剤のトナー濃度に一致している。マゼンタの現像剤の場合は、反射シート１５９Ａの反射率はトナー濃度Ｃｍｘの現像剤の反射率と一致し、反射シート１５９Ｂの反射率はトナー濃度Ｃｍｙの現像剤の反射率と一致するように設定されている。現像剤によっては反射シート１５９Ａと反射シート１５９Ｂの反射率と一致したトナー濃度は各色で異なるため、各色ごとに対応するトナー濃度が設定される。

次に、トナー濃度検知センサ１４７の出力補正動作について説明する。出力補正動作は製品（画像形成装置）の組立時もしくはトナー濃度検知センサの交換時に行うが、現像器の交換は特に必要ない。

図２２は、トナー濃度検知センサ１４７の出力補正時に反射シート１５９Ａをトナー濃度検知センサ１４７に対向させた状態を示す図である。図２３は、トナー濃度検知センサ１４７の出力補正時に反射シート１５９Ｂをトナー濃度検知センサ１４７に対向させた状態を示す図である。

図２２に示すように、トナー濃度検知センサ制御回路のＣＰＵは、現像ロータリ１０５をホームポジション（不図示）から矢印方向に所定角度（９０度＋Ｄ２）だけ回転駆動し、反射シート１５９Ａとトナー濃度検知センサ１４７を対向させる。次に、ＣＰＵは、トナー濃度検知センサ１４７の発光ＬＥＤを点灯し、反射シート１５９Ａからの反射光をトナー濃度検知センサ１４７の反射信号用受光素子により受光し、反射信号用受光素子の出力電圧Ｖｘをメモリに保持する。

次に、図２３に示すように、ＣＰＵは、現像ロータリ１０５を矢印方向に９０度だけ回転駆動し、トナー濃度検知センサ１４７と反射シート１５９Ｂを対向させる。次に、ＣＰＵは、トナー濃度検知センサ１４７と反射シート１５９Ａを対向させた場合と同様に、以下の処理を行う。即ち、ＣＰＵは、トナー濃度検知センサ１４７の発光ＬＥＤを点灯し、反射シート１５９Ｂからの反射光をトナー濃度検知センサ１４７の反射信号用受光素子により受光し、反射信号用受光素子の出力電圧Ｖｙをメモリに保持する。

図２４は、トナー濃度検知センサ１４７の出力電圧とトナー濃度の関係を示す図である。

図２４において、イエロー、マゼンタ、シアンの代表としてマゼンタのトナー濃度−出力電圧と、ブラックのトナー濃度−出力電圧を示している。トナー濃度―出力電圧の傾きは、マゼンタとブラックでは各々異なる。マゼンタの傾きΔＶｍｓは、ΔＶｍｓ＝（Ｖｙ−Ｖｘ）／（Ｃｍｙ−Ｃｍｘ）と表すことができる。一方、ブラックの傾きΔＶｂｓは、ΔＶｂｓ＝（Ｖｙ−Ｖｘ）／（Ｃｂｙ−Ｃｂｘ）と表すことができる。同様に、イエロー、シアンに関しても、トナー濃度―出力電圧の傾きを計算することができる。

しかし、トナー濃度検知センサ１４７の故障や現像ロータリ１０５の駆動系の故障により正常値を検知できない場合を考慮し、トナー濃度―出力電圧の傾きが所定範囲内に入っていない場合はエラーと判定し、画像形成装置本体の動作を停止する。

次に、本実施の形態のトナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理について説明する。

図２５は、トナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理を示すフローチャートである。

図２５において、トナー濃度検知センサ制御回路のＣＰＵは、トナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理を開始する（ステップＳ４１）。まず、ＣＰＵは、現像ロータリ１０５を回転駆動し、反射シート１５９Ａとトナー濃度検知センサ４７が対向する位置に移動し停止させる（ステップＳ４２）。次に、ＣＰＵは、トナー濃度検知センサ１４７の発光ＬＥＤを点灯し、反射シート１５９Ａからの反射光をトナー濃度検知センサ１４７の反射信号用受光素子により受光し、トナー濃度検知センサ１４７の出力電圧Ｖｘをメモリに保管（保持）する（ステップＳ４３）。

次に、ＣＰＵは、現像ロータリ１０５を回転駆動し、反射シート１５９Ｂとトナー濃度検知センサ４７が対向する位置に移動し停止させる（ステップＳ４４）。次に、ＣＰＵは、トナー濃度検知センサ１４７の発光ＬＥＤを点灯し、反射シート１５９Ｂからの反射光をトナー濃度検知センサ１４７の反射信号用受光素子により受光し、トナー濃度検知センサ１４７の出力電圧Ｖｙをメモリ保管する（ステップＳ４５）。

次に、ＣＰＵは、ステップＳ４３で取得した出力電圧ＶｘとステップＳ４５で取得した出力電圧Ｖｙから、各色ごとにトナー濃度―出力電圧の傾きを計算する（ステップＳ４６）。次に、ＣＰＵは、トナー濃度―出力電圧の傾きが所定範囲内であるか所定範囲外であるかを判定する（ステップＳ４７）。トナー濃度―出力電圧の傾きが所定範囲外である場合は、ＣＰＵは、エラーと判定し、画像形成装置本体の動作を停止する（ステップＳ４９）。他方、トナー濃度―出力電圧の傾きが所定範囲内である場合は、ＣＰＵは、本処理を終了する（ステップＳ４８）。

上述したトナー濃度検知センサ１４７の出力補正処理で得られたトナー濃度―出力電圧の傾きΔＶｍｓの値（マゼンタの場合）は以下のように用いられる。即ち、画像形成装置の通常動作中においてトナー濃度検知センサ１４７の出力電圧からトナー濃度を演算するときに用いられる。また、トナーの異常な補給動作やトナー補給系の動作不良により現像器にトナー補給がなされない場合に画像形成装置でエラーを出力する場合のリミットレベルを演算するときに用いられる。

例えば、現像器のトナー濃度がＣ１（＞Ｃ０）のときにエラーとしたい場合のトナー濃度検知センサ１４７の出力電圧の閾値は、トナー濃度基準値（この時のトナー濃度をＣ０とする）の時の出力電圧Ｖｍ０に（Ｃ１−Ｃ０）／Ｖｓを加算した値となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、現像器内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ１４７の検知感度のバラツキを補正することができ、現像器内の現像剤のトナー濃度をほぼ正確に判別することが可能となる。これにより、現像器に対するトナー補給の可否の判断基準を画像形成装置個別ごとに設定することが可能となり、現像器内の現像剤のトナー濃度を安定させることが可能となる。更に、従来のようなトナー濃度検知センサ及び現像器の交換とオフセット調整に手間がかかるなどの問題を解消することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す構成図である。 画像形成装置の現像器の構成を示す断面図である。 現像器のトナー搬送を行う部分の構成を示す断面図である。 トナー濃度検知センサの構成を示す図である。 トナー濃度検知センサの制御回路の構成を示すブロック図である。 （ａ）は、トナー濃度検知センサのシャッタ部材を閉じた状態を示す図、（ｂ）は、トナー濃度検知センサのシャッタ部材を開いた状態を示す図である。 シャッタ部材のトナー濃度検知センサ対向側の面に貼り付けた反射シートを示す斜視図である。 トナー濃度検知センサに対してシャッタ部材が閉じている時の反射シートからの反射を示す図である。 トナー濃度検知センサの個体差による出力電圧とトナー濃度の関係を示す図である。 トナー濃度検知センサの出力補正を示す図である。 トナー濃度検知センサの出力補正処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す構成図である。 画像形成装置の画像形成部の構成を示す図である。 画像形成部の現像ロータリの構成を示す図である。 現像ロータリの反射シートの貼り付け位置を示す図である。 （ａ）は、トナー濃度検知センサと現像スリーブの位置関係を示す図、（ｂ）は、トナー濃度検知センサと反射シートの位置関係を示す図である。 トナー濃度検知センサの出力補正時に反射シートをトナー濃度検知センサに対向させた状態を示す図である。 トナー濃度検知センサの出力電圧とトナー濃度の関係を示す図である。 トナー濃度検知センサの出力補正処理を示すフローチャートである。 マゼンタの現像器に対するトナー濃度検知センサの出力補正処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置の現像ロータリの反射シートの貼り付け位置を示す図である。 トナー濃度検知センサの出力補正時に反射シート１５９Ａをトナー濃度検知センサに対向させた状態を示す図である。 トナー濃度検知センサの出力補正時に反射シート１５９Ｂをトナー濃度検知センサに対向させた状態を示す図である。 トナー濃度検知センサの出力電圧とトナー濃度の関係を示す図である。 トナー濃度検知センサの出力補正処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１３Ｙ〜１３Ｋ 感光ドラム
１４Ｙ〜１４Ｋ 現像器
４７ トナー濃度検知センサ
４８ シャッタ部材
７４ ＣＰＵ
８１ 反射シート
１０５ 現像ロータリ
１１３ 感光ドラム
１１４Ｙ〜１１４Ｋ 現像器
１４７ トナー濃度検知センサ
１５９、１５９Ａ、１５９Ｂ 反射シート

Claims (4)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像手段と、
   前記現像手段の現像剤に光を照射して現像剤からの反射光に基づき現像剤におけるトナーの割合であるトナー濃度を検知する検知手段と、
   前記検知手段の検知面を開閉可能に保護するシャッタ部材と、
   前記シャッタ部材における前記検知手段の前記検知面と対向する側に設けられ、規定のトナー濃度を有する現像剤からの反射光量と同程度の反射光量を有する基準部材と、
   前記シャッタ部材を閉じた状態で前記検知手段により検知された前記基準部材からの反射光量と、前記シャッタ部材を開けた状態で前記検知手段により検知された前記現像手段の現像剤からの反射光量とに基づき、前記検知手段の出力変化量が規定範囲以内にあるか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記基準部材の反射光量は、トナー濃度の中央値に対応する反射光量とは異なる反射光量に設定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記判定手段により前記検知手段の出力変化量が規定範囲以内にないと判定された場合は画像形成装置本体の動作を停止する制御手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像手段と、前記現像手段の現像剤に光を照射して現像剤からの反射光に基づき現像剤におけるトナーの割合であるトナー濃度を検知する検知手段と、前記検知手段の検知面を開閉可能に保護するシャッタ部材と、前記シャッタ部材における前記検知手段の前記検知面と対向する側に設けられ、規定のトナー濃度を有する現像剤からの反射光量と同程度の反射光量を有する基準部材と、を備える画像形成装置の制御方法において、
   前記シャッタ部材を閉じた状態で前記検知手段により検知された前記基準部材からの反射光量と、前記シャッタ部材を開けた状態で前記検知手段により検知された前記現像手段の現像剤からの反射光量とに基づき、前記検知手段の出力変化量が規定範囲以内にあるか否かを判定する判定ステップを有することを特徴とする制御方法。

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